En su interior, el templo conserva un destacado patrimonio artístico, con retablos barrocos, pinturas murales de Pere Pruna y Darius Vilàs, esculturas de Pere Jou y un órgano barroco de 1697. El retablo renacentista de San Bartolomé y Santa Tecla, obra de Nicolás de Credença, y varios sepulcros medievales completan un rico conjunto en historia y arte que, gracias a la tarea de preservación, se presenta hoy como un verdadero museo barroco vivo.

El edificio presenta una planta en cruz latina, con una nave única cubierta a dos aguas y terminada con un ábside poligonal. En el exterior, destaca el campanario exento, de 45 metros de altura, de ladrillo visto y coronado por una cruz metálica. La fachada principal está decorada con el gran relieve El Salvador amparando a la humanidad sufriente, obra de Eudald Serra, y precedida de un porche de hormigón armado.

El interior es especialmente rico en cuanto al tratamiento artístico: grandes vidrieras de colores recorren los muros laterales, con obras de Jordi Domènech, Joan Vila i Grau y Will Faber, que combinan técnicas artesanas y lenguajes contemporáneos para reforzar el mensaje simbólico del espacio. El presbiterio se encuentra presidido por una escultura de alabastro de la Purísima, obra de Joan Rebull, y por una pintura mural abstracta de Joan Josep Tharrats.

El altar mayor y el mobiliario litúrgico fueron diseñados por Josep Maria Subirachs, incluyendo el crucifijo de hierro, la pila bautismal y los ambones. La obra transmite una profunda renovación estética y simbólica del espacio religioso de posguerra, e incorpora lenguajes modernos y materiales contemporáneos con alto valor espiritual.

La iglesia está ubicada en la parte derecha, entrando desde el pabellón de la entrada. Está conectada a través de un puente con el Pabellón Marina del Campus de la Alimentación de Torribera, rehabilitado para ser un vivero de laboratorios de investigación.